Los algoritmos de consenso: Proof-of-stake

¿Qué es un algoritmo de consenso proof-of-stake (PoS)?

Un algoritmo de consenso proof-of-stake (PoS) es un conjunto de reglas que rigen una red de blockchain y la creación de su moneda nativa, es decir, tiene el mismo objetivo que un algoritmo proof-of-work (PoW) en el sentido de que es un instrumento para lograr el consenso. A diferencia del PoW, no hay mineros implicados en el proceso.

En cambio, los participantes de la red que quieran implicarse en la comprobación de la validez de las transacciones de la red y en la creación de bloques en una red PoS han de tener una cierta participación en la red; por ejemplo, deben depositar una cierta cantidad de la moneda de la red en un monedero conectado a su blockchain. Esto se conoce como "establecer una participación" o "participar" (en inglés, "placing a stake" o "staking"). Un creador de bloques en un sistema PoS está limitado a crear bloques en proporción a su participación en la red.

Así, las redes PoS se basan en algoritmos deterministas, lo que significa que los validadores de los bloques se eligen en función de la naturaleza de la participación. Por ejemplo, seleccionar el saldo de la cuenta como único criterio para definir el siguiente bloque válido en una blockchain podría conducir a una centralización no deseada. Esto significaría que los miembros ricos de una red disfrutarían de grandes ventajas.

Las redes PoS se basan en algoritmos deterministas, lo que significa que los validadores de los bloques se eligen en función de la naturaleza de la participación.

Por esta razón, existen varios métodos de selección para definir una participación, o una combinación de ellos. Las diferentes criptomonedas que utilizan PoS emplean diferentes modalidades para definir las participaciones (en inglés, stakes). Entre estas modalidades podemos incluir el saldo efectivo de monedas en una cuenta, el tiempo fijo que los tokens tienen que permanecer en una blockchain para contribuir a la generación de la creación de bloques, la edad de las monedas (el número de monedas que se tienen en un monedero multiplicado por el número de días que han estado en ese monedero) y otros factores.

Puntos fuertes y débiles de los algoritmos proof-of-stake

Por un lado, PoS resuelve algunos de los puntos débiles de los sistemas PoW en que se basan criptomonedas como Bitcoin. En esencia, PoS elimina las barreras de entrada al proceso de validación. Los usuarios ya no tienen que comprar ordenadores especializados para tener la oportunidad de ganar esa recompensa de bloque tan difícil de conseguir. En consecuencia, PoS requiere menos potencia de cálculo que PoW y, por lo tanto, también tiene menos impacto en el medio ambiente.

Por otro lado, algunas redes de PoS presentan grandes debilidades, dependiendo de las variantes utilizadas para definir la participación en una red. Los productores de bloques de algunas monedas pueden tener un poder increíble si el número de productores de bloques en una red es bajo y consiguen validar todas las transacciones. Sin embargo, el poder de un productor puede ser revocado automáticamente cada vez que haga algo en contra de los intereses de la red. Si, por ejemplo, un productor de monedas EOS no puede trabajar en ningún bloque durante 24 horas, habrá otro que ocupará rápidamente su lugar.

El segundo punto débil importante es que varios sistemas de PoS favorecen a los usuarios ricos: cuantas más monedas uses como participación, más podrás votar.

El segundo punto débil importante es que varios sistemas de PoS favorecen a los usuarios ricos: cuantas más monedas uses como participación, más podrás votar. Redes como Cardano ya han abordado esta cuestión con la implementación de la selección aleatoria de los productores de bloques. En este caso, los usuarios más ricos siguen teniendo más posibilidades de ser productores de bloques, pero la influencia externa de las "criptoballenas" (participantes que poseen muchas más monedas de una red concreta que el usuario medio) disminuye.

Nada en juego

Por último, en una red proof-of-stake existe el problema conocido como "nada en juego" (en inglés, "nothing at stake"). En una red PoW, es raro que dos mineros produzcan un bloque casi simultáneamente como resultado de un desfase temporal. Esto da lugar a una confusión temporal en la red y los nodos tienen que llegar a un consenso sobre el bloque válido. En consecuencia, los mineros tienen que elegir en qué versión de la blockchain gastar sus recursos, dejando de lado otras oportunidades.

Sin embargo, como en el sistema PoS la forja de nuevos bloques requiere pocos recursos, un validador podría optar por seguir trabajando en varias versiones de la bifurcación y forjar nuevos bloques. Como no hay costes de oportunidad por forjar en una determinada blockchain, no hay "nada en juego" para los usuarios que crean bloques. Como consecuencia, los usuarios podrían minar en ramas competidoras de una blockchain para maximizar la cantidad de comisiones de transacción que reciben. Para solucionar este problema, la mayoría de las monedas PoS tienen mecanismos de protección adicionales incorporados en su protocolo.

¿Qué es el proof-of-stake delegado?

El algoritmo de consenso proof-of-stake delegado (DPoS) es una variación del protocolo de consenso proof-of-stake. Los usuarios de la red seleccionan un número suficiente de delegados (también llamados testigos) para garantizar la descentralización de la red. Los delegados elegidos verifican las transacciones y generan bloques. Si un delegado recibe una recompensa de bloque, suele compartirla con los monederos que le han votado y que también tienen una participación en la red.

En una red DPoS, los parámetros de la red, como el tamaño de las transacciones y los intervalos de los bloques, pueden modificarse mediante el voto de los delegados (también llamados testigos).

Si un delegado no verifica las transacciones, o se producen otras interrupciones en una red, este mecanismo de consenso permite detectar rápidamente las discrepancias y sustituir a los productores de bloques que no cumplen el consenso.

Escenarios futuros para las redes proof-of-stake

En la actualidad, Bitcoin está destinado a mantenerse como una de las principales criptomonedas. Sin embargo, a la luz de la necesidad de mecanismos de consenso eficientes desde el punto de vista energético, los algoritmos proof-of-stake (PoS) seguirán desempeñando, con toda probabilidad, un papel integral en el futuro del sector de la blockchain en su conjunto. Actualmente, más de 400 criptomonedas utilizan PoS como algoritmo de consenso. En futuras lecciones, profundizaremos en los algoritmos de consenso y en terceros que ofrecen alternativas a los principales mecanismos de consenso.